[发明专利]一种中继跟踪器的跟踪扫描系统、标定方法及测量方法

说明书

本发明涉及一种中继跟踪器的跟踪扫描系统、标定方法及测量方法，该方法包括：根据外部扫描结果，确定中继跟踪器的标靶点坐标系；根据标定板、主跟踪器和中继跟踪器的相对位置关系，确定中继跟踪器的跟踪系统坐标系；通过标定板、主跟踪器和中继跟踪器的坐标变换关系，确定标靶点坐标系转换到主跟踪器的三维跟踪坐标系的第一转换式、三维跟踪坐标系转换到标定坐标系的第二转换式以及标定坐标系转换到跟踪系统坐标的第三转换式；根据三个转换式，确定标靶点坐标系转换到跟踪系统坐标的第四转换式。本发明的中继跟踪器，既可以被跟踪，也可以跟踪下一级中继式跟踪器，延长跟踪器跟踪距离和扫描区域，以此保证扫描定位的准确性。

技术领域

本发明涉及三维测量技术领域，尤其涉及一种中继跟踪器的跟踪扫描系统、标定方法及测量方法。

背景技术

基于跟踪器的大型物体三维测量方法是一种新兴的三维测量技术，目前市面上的跟踪式的三维扫描系统基于单一跟踪功能的跟踪器、标定板和扫描球，通过跟踪器和扫描球跟踪标定板上的标记，测量大型物体的局部三维数据，将局部三维数据拼接，以完成对大型物体的整体扫描测量。然而上述三维测量技术存在多种弊端，一方面，易遗漏局部三维数据，无法完成完整的测量扫描，扫描过程中，跟踪器和扫描球之间有时是被现场的工作环境遮挡，有时是被大型的被测物体遮挡，被遮挡之后就不能完成对局部的扫描；另一方面，跟踪器的跟踪范围受限，由于跟踪器的相机分辨率是由双目相机的基线长度和双目相机的相对角度所决定的，双目相机对跟踪范围的限制，易导致最终的扫描无法达到预定要求。

因而，如何进行覆盖范围完整、精度高的跟踪扫描是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种中继跟踪器的跟踪扫描系统、标定方法及测量方法，用以解决如何进行覆盖范围完整、精度高的跟踪扫描的问题。

本发明提供一种中继跟踪器的跟踪扫描系统，包括含有已知标定坐标系的标定板、具有跟踪功能的主跟踪器和多个具有跟踪靶点和跟踪功能的中继跟踪器，其中，多个所述中继跟踪器形成级联结构，且每一所述中继跟踪器用于被上一级中继跟踪器跟踪和/或用于跟踪下一级中继跟踪器。

本发明还提供一种中继跟踪器的标定方法，基于如上所述的中继跟踪器的跟踪扫描系统，所述中继跟踪器的标定方法包括：

根据外部扫描结果，确定所述中继跟踪器的标靶点坐标系；

根据标定板、主跟踪器和所述中继跟踪器的相对位置关系，确定所述中继跟踪器的跟踪系统坐标系；

通过所述标定板、所述主跟踪器和所述中继跟踪器的坐标变换关系，确定所述标靶点坐标系转换到所述主跟踪器的三维跟踪坐标系的第一转换式、所述三维跟踪坐标系转换到标定坐标系的第二转换式以及所述标定坐标系转换到所述跟踪系统坐标的第三转换式；

根据所述第一转换式、所述第二转换式和所述第三转换式，确定所述标靶点坐标系转换到所述跟踪系统坐标的第四转换式。

进一步地，所述第一转换式表示为：

P_t(x,y,z)＝Inverse(RT|_{t_to_r_m})*P_{r_m}(x,y,z)

其中，P_t(x,y,z)表示所述三维跟踪坐标系下的三维坐标点，Inverse(RT|_{t_to_r_m})表示所述三维跟踪坐标系转换到所述标靶点坐标系的第一旋转平移关系对应的逆运算，P_{r_m}(x,y,z)表示所述标靶点坐标系下的三维坐标点，其中，所述第一旋转平移关系通过所述主跟踪器跟踪所述中继跟踪器的靶点而确定。

进一步地，所述第二转换式表示为：

P_b(x,y,z)＝[RT|_{t_to_b}]*P_t(x,y,z)